Телепортація стане можливою.

Телепортація, або здатність миттєво переміщати людей і предмети з одного місця в інше може легко змінити напрямок розвитку цивілізації і взагалі весь світ.

Телепортація стане можливою

Телепортація, або здатність миттєво переміщати людей і предмети з одного місця в інше може легко змінити напрямок розвитку цивілізації і взагалі весь світ.

Наприклад, телепортація раз і назавжди змінила б принципи ведення війни, зробила б всі засоби пересування непотрібними і найприємніше: відпустки перестали б бути проблемою. Ну кому не хочеться мати свій особистий телепорт у себе вдома?

Напевно, саме з цієї причини ця здатність є найбажанішою у людства. Зрозуміло, цю мрію втілити в реальність рано чи пізно доведеться саме фізики. Ну так давайте подивимося що в людства вже є в наш час?

Я б хотів почати з цитати відомого вченого:

Чудово, що ми зустрілися з парадоксом. Тепер можна сподіватися на просування вперед. Нільс Бор

Телепортація по Ньютону

У рамках теорії Ньютона телепортація просто неможлива. Закони Ньютона базуються на уявленні про те, що речовина складається з крихітних твердих більярдних кульок. Об'єкти не приходять в рух, якщо їх не штовхнути; об'єкти не зникають і не з'являються наново в іншому місці. Але в квантовій теорії частинки здатні проробляти саме такі фокуси.

Ньютонівська механіка протрималася у влади 250 років і була скинута в 1925р., Коли Вернер Гейзенберг, Ервін Шредінгер і їх колеги розробили квантову теорію. Загалом, якщо і телепортація коли-небудь і буде реалізована, то завдяки Квантової теорії. Тому давайте розглянемо її детальніше.

Квантова теорія

Одне з найважливіших рівнянь в телепортації - це хвильове рівняння Шредінгера (див. фото). Мабуть, має місце розповісти про те, як воно з'явилося. Як-то Ервін читав лекцію про цікавий феномен, в якому говорилося про те, що електрони поводяться так само, як і хвилі. Один з присутніх у залі колег-фізиків Пітер Дебай задав питання: «Якщо електрон можна описати як хвилю, то як виглядає його хвильове рівняння?»

До того моменту, завдяки Ньютону, всі вже знали диференціальне числення , фізики описували будь-яку хвилю мовою диф. рівнянь. Тому Шредінгер сприйняв це питання як виклик і вирішив розробити подібне рівняння для електрона. І він зробив це, як колись Максвелл вивів свої рівняння для полів Фарадея, Шредінгер вивів рівняння для хвилі де Бройля (так назвали електронну хвилю).

Невелике відхилення від теми: історики науки витратили чимало зусиль, намагаючись з'ясувати де був і чим займався Шредінгер, коли відкрив своє знамените рівняння. Виявилося, що він був прихильником вільної любові і їздив на відпочинок часто зі своїми коханками. Він навіть вів докладний щоденник, в який заносив всіх своїх коханок і складним шифром позначав кожну зустріч. Вважається, що ті вихідні, коли було відкрито рівняння, Шредінгер провів в Альпах, на віллі «Хервіг», з однією зі своїх подружок. Так що жінки іноді можуть сприяти стимуляції розумової діяльності;)

Але не все так просто. Якщо електрон описується, як хвиля, то що ж у ньому коливається? Відповіддю в даний час вважається наступний теза Макса Борна: ці хвилі є не що інше, як хвилі ймовірності. То-є електрон - це частинка, але ймовірність знайти цю частку задається хвилею де Бройля. Виходить, що раптово в самому центрі фізики - науки, яка раніше давала нам точні прогнози і докладні траєкторії будь-яких об'єктів, починаючи з планет і комет і закінчуючи гарматними ядрами, - виявилися поняття шансу і ймовірності! Звідси з'явився принцип невизначеності Гейзенберга: неможливо знати точну швидкість, точне положення електрона і його енергію в один і той же момент. На квантовому рівні електрони можуть робити абсолютно неймовірні речі: зникати, потім знову з'являтися, бути в двох місцях одночасно. Ну а тепер перейдемо безпосередньо до телепортації.

Телепортація і квантова теорія

Коли у людей запитують: «Як Ви уявляєте собі процес телепортації?», Більшість говорять, що вони повинні сісти в яку-небудь спеціальну кабіну, схожу на ліфт, яка віднесе їх в інше місце. Але деякі уявляють собі це інакше: з нас збирають інформацію про становище атомів, електронів і т.п. в нашому тілі, всю цю інформацію передають в інше місце, де, скориставшись цією інформацією, вас збирають заново, але вже в іншому місці. Цей варіант мабуть неможливий через принципу невизначеності Гейзенберга: ми не зможемо дізнатися точне розташування електронів в атомі.


Однак цей принцип можна подолати завдяки цікавому властивості двох електронів: якщо два електрони спочатку коливаються в унісон (такий стан називають когерентним), то вони здатні зберегти хвильову синхронізацію навіть на великій відстані один від одного. Навіть якщо ці електрони будуть знаходиться на відстані світлових років. Якщо з першим електроном щось станеться, то інформація про це буде негайно передана іншому електрону. Це явище називається квантовою заплутаністю. Користуючись цим явищем фізики за минулі роки змогли телепортувати цілі атоми цезію, а скоро, можливо, зможуть телепортувати молекули ДНК і віруси. До речі, довести принципову можливість телепортації математично вдалося в 1993р. вченим з IBM під керівництвом Чарльза Беннетта. Так що вони не тільки процесори робити вміють, якщо хто не знав:)

У 2004 році фізики Віденського університету зуміли телепортувати частки світла на відстань 600м під річкою Дунай по оптоволоконному кабелю, встановивши таким чином новий рекорд відстані. У 2006 році вперше в подібних експериментах був задіяний макроскопічний об'єкт. Фізики з інституту Нільса Бора та інституту Макса Планка зуміли заплутати промінь світла і газ, що складається з атомів цезію. У цій події брали участь багато трильйони атомів!

На жаль, використання подібного методу для телепортації твердих і щодо великих об'єктів страшенно незручно, тому швидше за все швидше розвинеться телепортація без заплутування. Розберемо її нижче.

Телепортація без заплутування

Дослідження в цій області стрімко набирають хід. У 2007 році було зроблено важливе відкриття. Фізики запропонували метод телепортації, що не вимагає заплутування. Адже це найбільш складний елемент квантової телепортації і якщо вдасться його не використовувати, то вдасться уникнути багато супутніх проблем. Отже, ось у чому суть цього методу: вчені беруть пучок атомів заліза, переводять всю його інформацію в промінь світла, посилають цей промінь по оптоволоконному кабелю, а потім відтворюють початковий пучок атомів в іншому місці. Відповідальний за це дослідження доктор Астон Бредлі назвав цей метод класичної телепортацією.

Але через що даний метод можливий? Він можливий через нещодавно відкритого стану речовини "конденсат Бозе-Ейнштейна", або КБЕ (На зображенні зліва він розкручений у еліпсоїдної пастці). Це одна з найхолодніших субстанцій у всьому Всесвіті. У природі найнижчу температуру можна виявити в космосі: 3 Кельвіна, тобто на три градуси вище за абсолютний нуль. Це завдяки залишкової теплоті Великого вибуху, яка до цих пір заповнює Всесвіт. Але КБЕ існує від однієї мільйонної до однієї мільярдної градуси вище за абсолютний нуль. Таку температуру можна отримати тільки в лабораторії.

Коли речовина охолоджують до стану КБЕ, всі атоми звалюються на найнижчий енергетичний рівень і починають вібрувати в унісон (стають когерентними). Хвильові функції всіх цих атомів перекриваються, тому в якомусь сенсі КБЕ нагадує гігантський «сверхатом». Існування цієї речовини передбачили ще Ейнштейн і Шатьєндранат Бозе в 1925р., Але цей конденсат був відкритий тільки в 1995 в лабораторіях Массачусетського технологічного інституту і Університету Колорадо.

Отже, тепер розглянемо сам принцип телепортації за участю КБЕ. Спочатку набираються суперхолодная субстанція з атомів рубідію в стані КБЕ. Потім на це КБЕ направляються звичайні атоми рубідію, електрони яких також починають падати на найнижчий енергетичний рівень, випускаючи при цьому кванти світла, які в свою чергу передаються по оптоволоконному кабелю. Причому, цей промінь містить всю необхідну інформацію для опису початкового пучка речовини. Пройшовши по кабелю, світловий промінь потрапляє у вже інший КБЕ, який перетворює його в початковий потік речовини.

Вчені вважають цей метод надзвичайно багатообіцяючим, але є і свої проблеми. Наприклад КБЕ дуже складно отримати навіть у лабораторії.

Висновок

Чи можемо ми сказати з урахуванням всього вже досягнутого, коли ми самі отримаємо цю дивовижну здатність? У найближчі роки фізики сподіваються телепортувати складні молекули. Після цього кілька десятиліть напевно піде на розробку способу телепортації ДНК або, може бути, якого-небудь вірусу. Проте технічні проблеми, які необхідно буде подолати на шляху до подібного досягнення, вражають уяву. Швидше за все пройде чимало століть, перш ніж ми зможемо телепортувати звичайні предмети, якщо це взагалі можливо.

Джерело: senav.net